Wollte man eine solche Radioisotopenbatterie am Boden verwenden, wäre das zusätzliche Gewicht kein Problem (die Strahlung beim Zusammenbau hingegen schon!). Starke Gammastrahler wie Cs-137 fallen deswegen aus der Auswahl heraus. Reine Beta-Strahler, wie Sr-90 sind schon besser geeignet. Allerdings erzeugen sehr energiereiche Elektronen beim Aufprall auf schwere Atome Röntgenstrahlung, als Bremsstrahlung. Schließlich ist die Energie der Elektronen der Beta-Strahlung durchaus vergleichbar mit der einer Röntgenröhre, bei Sr-90 sogar deutlich höher. Anders als die Prallkathode der Röntgenröhre ist Sr-90 aber nicht darauf optimiert möglichst viel Röntgenstrahlung zu erzeugen. Auf eine Abschirmung (etwa 1-2cm Dicke) kann man aber auch da nicht verzichten.
Deswegen wird meistens reinen Alpha-Strahlern der Vorzug gegeben. Man muss dabei aber darauf achten, ob in der Zerfallskette des Alphastrahlers nicht noch ein starker Gamma-Strahler lauert, der beim Zerfall in größeren Mengen entsteht. Plutonium-238 zerfällt zu Uran-234, ein Alpha-Strahler mit einer Halbwertszeit von über 300.000 Jahren. Die weitere Zerfallskette wird dadurch kaum angetastet, womit Plutonium-238 ein sehr gut geeignetes Isotop ist.
Zu guter letzt spielt auch die Chemie eine Rolle. Das Radioisotop muss in eine chemische Form gebracht werden, die auch bei hohen Temperaturen stabil ist und in der Kapsel bleibt. Ein Edelgas wie Krypton-85 ist also denkbar ungeeignet und auch Caesiumisotope sind wegen der niedrigen Verdampfungstemperatur von Caesium selbst und möglicher chemischer Verbindungen kaum geeignet. Diese Eigenschaft ist auch der Grund, weshalb Caesium ein so großes Problem bei einer Kernschmelze wie in Fukushima Daiichi darstellt. Das verdampfte Caesium kühlt ab und bildet einen sehr feinen Staub. (Der Staub setzt sich zwar in einigen Stunden ab (90% in 8-12 Stunden), aber das hilft wenig, wenn das Containment nie dafür ausgelegt wurde nach einer Kernschmelze dicht zu bleiben und auch keine Filter nachgerüstet wurden.)
Die ESA will nun Radioisotopenbatterien mit Americium-241 bauen lassen. Mit einer Halbwertszeit von 433 Jahren und 114W pro Kilogramm ist der Stoff durchaus brauchbar, auch wenn er nur ein Viertel der Leistung von Plutonium-238 bringt. Spätestens an dieser Stelle sollte auch klar sein, weshalb man nicht von Anfang an auf Americium gesetzt hat. Jede Radioisotopenbatterie mit diesem Stoff wird bei gleicher Anfangsleistung deutlich mehr wiegen als eine Batterie mit Pu-238, zumal auch der Schutz vor Unfällen wegen der größeren Menge einen größeren Aufwand erfordert. Der einzige Vorteil ist, dass die Wärmeerzeugung viel langsamer abfällt und man daraus prinzipiell länger Strom beziehen kann.
Das nächste Posting beschäftigt sich dann mit der Frage, um die es mir eigentlich von Anfang ging: Woher bekommt man die Isotope eigentlich?
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